Как сделать калькулятор на основе Arduino?

Создание проектов с использованием Arduino Uno в качестве платы микроконтроллера – это действительно весело, если вы работаете над встраиваемыми проектами. Если вы хотите создать простой калькулятор, способный выполнять все основные арифметические операции, такие как сложение, вычитание, умножение и деление, вы можете сделать это прямо сейчас, если у вас есть ноу-хау с платой Arduino. Поэтому в этом проекте мы собираемся использовать Arduino Uno для создания простого калькулятора. Мы будем интегрировать клавиатуру 4 × 4 для отправки ввода и жидкокристаллический дисплей 16 × 2 для просмотра результатов наших операций.

Калькулятор на основе Arduino

Итак, теперь, когда мы знаем основной тезис нашего проекта, что мы хотим достичь в итоге, давайте двигаться дальше и начать собирать дополнительную информацию, чтобы начать работу над этим проектом.

Как сделать простой калькулятор на Arduino?

Шаг 1: Сбор Компонентов

Прежде чем начать какой-либо проект, необходимо сделать полный список всех компонентов, которые будут использоваться в проекте. Это идеальный подход, потому что он экономит много времени и не дает нам застрять в середине проекта. Итак, полный список всех компонентов, которые легко доступны на рынке, приведен ниже:

Шаг 2: Работа

Поскольку у нас теперь есть все компоненты, которые мы собираемся использовать в этом проекте, давайте начнем работать над этим проектом. Мы собираемся использовать Arduino Uno в качестве платы микроконтроллера. На этой доске будет написан и сожжен код, который сообщит доске, какие операции выполнять и как. Клавиатура 4 × 4 будет использоваться для ввода числовых данных, которые должны быть вычислены в калькуляторе. Микроконтроллер выполнит все арифметические операции и затем отправит вывод на ЖК-дисплей 16 × 2.

Перед подключением оборудования лучше смоделировать и протестировать код и схемы соединений на программном обеспечении компьютера. Мы будем использовать Proteus для этой цели. После тестирования схемы и подтверждения того, что она отлично работает на программном обеспечении, мы перейдем к аппаратному обеспечению.

Шаг 3: Имитация схемы

Перед реализацией этого проекта на оборудовании мы сначала смоделируем его на Proteus, чтобы проверить, работает ли код нормально или нет. Если вы раньше не работали с Proteus, вам не о чем беспокоиться. Чтобы смоделировать схему в программном обеспечении, выполните следующие шаги.

1. Если на вашем компьютере уже не установлено это программное обеспечение, кликните сюда скачать его.
2. После установки программного обеспечения откройте программное обеспечение и создайте новый проект, нажав кнопку ISIS.ISIS
3. У Proteus изначально нет библиотеки Arduino. Мы должны будем включить это. Библиотека Arduino для протея прилагается вместе с кодом по ссылке, приведенной ниже. Скопируйте файлы и вставьте их в C: ProgramData Labcenter Electronics Proteus 8 Professional LIBRARY.
4. Новая схема только что открылась. Нажмите на кнопку P, чтобы открыть меню компонента.Новая схема
5. Появится окно с панелью поиска в верхнем левом углу. Найдите компонент, который вам нужно использовать в проекте.Выбор компонентов
6. Выбрав все компоненты, вы увидите полный список в левой части экрана.Список компонентов
7. Сделайте принципиальную схему, как показано ниже.Принципиальная электрическая схема
8. Теперь откройте файл Arduino, который приведен ниже. В меню «Эскиз» выберите «Экспортировать скомпилированный двоичный файл». Это сгенерирует файл .hex, который будет использоваться при моделировании Arduino в Proteus.Генерация HEX
9. Это два файла, которые будут сгенерированы. Мы будем использовать первый в наших симуляциях.HEX файлы
10. Теперь, когда файл HEX создан, откройте протей и дважды щелкните на плате микроконтроллера. Появится окно для редактирования компонента. Загрузите туда шестнадцатеричный файл.Загрузка файла HEX

    Поскольку код успешно загружен сюда, вы можете проверить калькулятор, выполнив некоторую арифметическую операцию и подтвердить результаты.

Шаг 4: Сборка схемы

Поскольку схема смоделирована, и код прекрасно работает на нем. Давайте сделаем шаг вперед и соберем все компоненты вместе на Veroboard, чтобы сделать конечный продукт. Выполните следующие шаги, чтобы выполнить все соединения в цепи.

1. Всего на клавиатуре 4 × 4 имеется 8 контактов с именами A, B, C, D, 1, 2, 3 и 4. Убедитесь, что вы подключили контакты A, B. C и D к контактам 0, 1, контакты 2 и 3 платы Arduino Uno и контакты 1, 2, 3 и 4 клавиатуры к контактам 4, 5, 6 и 7 платы Arduino Uno соответственно.
2. Теперь подключите контакты D4, D5, D6 и D7 ЖК-дисплея 16 × 2 к контактам 10, 11, 12 и 13 на плате Arduino соответственно.
3. Теперь подключите контакты RE и E на ЖК-дисплее к контактам 8 и 9 платы Arduino соответственно.
4. Замкните штырьки VSS, VEE и RW на ЖК-дисплее и подключите их к заземлению Arduino Uno.
5. Включите ЖК-дисплей, подключив вывод VDD ЖК-дисплея к 5 В Arduino UNO.

Шаг 5: Начало работы с Arduino

Arduino IDE – это программа, в которой вы можете писать, отлаживать и компилировать код, который будет работать на микроконтроллере Arduino. Этот код будет загружен в микроконтроллер через эту IDE. Если у вас нет предыдущего опыта работы с этим программным обеспечением, вам не о чем беспокоиться, поскольку вся процедура использования этого программного обеспечения приведена ниже.

1. Если у вас еще не установлено программное обеспечение, кликните сюда скачать программное обеспечение.
2. Подключите плату Arduino к ПК и откройте панель управления. Нажмите на Оборудование и звук. Теперь откройте «Устройства и принтер» и найдите порт, к которому подключена ваша плата. Этот порт отличается на разных компьютерах.Поиск порта
3. Теперь откройте IDE Arduino. В меню «Инструменты» установите для платы Arduino значение «Arduino / Genuino UNO».Настольная доска
4. Из того же меню инструментов установите номер порта. Этот номер порта должен совпадать с номером порта, который наблюдался ранее на панели управления.Настройка порта
5. Теперь, чтобы использовать клавиатуру 4 × 4 и ЖК-дисплей 16 × 2 с Arduino IDE, нам нужно импортировать специальные библиотеки, которые позволят нам записывать код на Arduino Uno и использовать его. эти две библиотеки прилагаются по ссылке, приведенной ниже. Чтобы включить библиотеку, выберите «Эскиз»> «Включить библиотеку»> «Добавить библиотеку ZIP». Коробка появится. Найдите папку ZIP на вашем компьютере и нажмите OK, чтобы включить папки. Эта библиотека прилагается вместе с кодом по ссылке ниже.Включить библиотеку
6. Загрузите приведенный ниже код и скопируйте его в свою среду IDE. Чтобы загрузить код, нажмите на кнопку загрузки.Загрузить

Чтобы скачать код, кликните сюда.

Шаг 6: Понимание кода

Код очень хорошо прокомментирован. Но все же, для вашего удобства, это объясняется ниже.

1. В начале, файлы заголовков записываются для включения библиотек, чтобы клавиатура и ЖК-дисплей могли быть сопряжены с платой Arduino Uno.

#включают // Включить заголовочный файл для LCD
#включают // Включить заголовочный файл для клавиатуры

2. После этого объявляются две переменные для хранения количества строк и столбцов клавиатуры. Карта клавиш рассказывает нам о последовательности клавиш, присутствующих в клавиатуре.

const byte ROWS = 4; // Четыре ряда клавиатуры
const byte COLS = 4; // Три колонки клавиатуры

// Определяем раскладку
ключи[ROWS][COLS] знак равно
{ ‘7’, ‘8’, ‘9’, ‘D’},
{ ‘4’, ‘5’, ‘6’, ‘C’},
{ ‘1’, ‘2’, ‘3’, ‘В’},
{ ‘*’, ‘0’, “https://appuals.com/#”, ‘А’}
};

3. После этого указывается, какой ряд и столбец клавиатуры подключены к какому выводу Arduino. После того, как все это сделано, клавиатура может быть создана путем сопоставления всех ее контактов.

байт rowPins[ROWS] = {0, 1, 2, 3}; // Подключаем клавиатуру ROW0, ROW1, ROW2 и ROW3 к этим контактам Arduino 0,1,2,3 соответственно.
байт colPins[COLS] = {4, 5, 6, 7}; // Подключаем клавиатуру COL0, COL1 и COL2 к этим контактам Arduino 4,5,67 соответственно.

Клавиатура kpd = клавиатура (makeKeymap (ключи), rowPins, colPins, ROWS, COLS); // Создать клавиатуру

4. После этого мы сообщаем, какие выводы ЖК-дисплея подключены к каким выводам Arduino.

const int rs = 8, en = 9, d4 = 10, d5 = 11, d6 = 12, d7 = 13; // Контакты, к которым подключен ЖК-дисплей
LiquidCrystal lcd (rs, en, d4, d5, d6, d7); // Создать ЖК

5. Затем некоторые переменные инициализируются для хранения значений вычислений и выполнения операций во время выполнения.

длинный Num1, Num2, номер;
char ключ, действие;
логический результат = ложь;

6. void setup () – это функция, которая запускается только один раз при включении цепи. В этой функции мы объявляем, какой вывод платы Arduino будет использоваться для ввода ввода, а какой – для отправки вывода. Скорость передачи также устанавливается в этой функции, которая в основном является скоростью связи в битах в секунду.

void setup () {
Serial.begin (9600);
lcd.begin (16, 2); // Мы используем 16 * 2 ЖК-дисплей
lcd.print ( “Калькулятор”); // Отображение вступительного сообщения
lcd.setCursor (0, 1); // установить курсор на столбец 0, строка 1

Задержка (1000); // Ждем 1 секунду
lcd.clear (); // очищаем ЖК-экран
}

7. CalculateResult () – это функция, которая будет использоваться для обнаружения знака, нажатого на клавиатуре. на основе нажатого знака он решит, какую арифметическую операцию выполнить.

void CalculateResult ()
{
if (action == ‘+’) // если нажимается знак +
Число = Num1 + Num2; // добавляем оба числа

if (action == ‘-‘) // if – знак нажат
Число = Num1-Num2; // вычитаем оба числа

if (action == ‘*’) // если знак * нажат
Число = Num1 * Num2; // умножаем оба числа

if (action == “https://appuals.com/”) // если нажата /
Число = Num1 / Num2; // делим оба числа
}

8. DisplayResult () – это функция, которая используется для отображения результата на ЖК-дисплее. Прежде всего, он устанавливает курсор в исходное положение и печатает первое число. Затем отображается логический оператор, а затем второй номер. Затем после печати знака «=» ответ будет отображаться на ЖК-дисплее.

void DisplayResult ()
{
lcd.setCursor (0, 0); // установить курсор на столбец 0, строка 1
lcd.print (num1); // выводим первое число на экран
lcd.print (действие); // выводим знак, нажимаемый на экране
lcd.print (Num2); // выводим второе число на экран

if (result == true) // Показать результат
{
lcd.print (“=”); // выводим знак = на экран
lcd.print (номер); // выводим ответ на экран
}
}

9. DetectButtons () – это функция, которая используется для определения, какая кнопка нажата. он также обнаружит, если кнопка нажата дважды. Эта функция вернет номер, который будет нажат на клавиатуре.

void DetectButtons ()
{
 lcd.clear (); // Затем очищаем
 if (key == ‘*’) // Если кнопка отмены нажата
 {
  Serial.println («Кнопка Отмена»); // распечатать комментарий
  Число = num1 = Num2 = 0;
  результат = ложь;
 }

 if (key == ‘1’) // Если нажата кнопка 1
 {
  Serial.println («Кнопка 1»);
  if (Number == 0)
   Количество = 1;
  еще
   Число = (число * 10) + 1; // нажал дважды
 }

 if (key == ‘4’) // Если нажата кнопка 4
 {
  Serial.println («Кнопка 4»);
  if (Number == 0)
   Число = 4;
  еще
   Число = (число * 10) + 4; // нажал дважды
 }

 if (key == ‘7’) // Если нажата кнопка 7
 {
  Serial.println («Кнопка 7»);
  if (Number == 0)
   Число = 7;
  еще
   Число = (число * 10) + 7; // нажал дважды
 }

 if (key == ‘0’) // Если нажата кнопка 0
 {
  Serial.println («Кнопка 0»);
  if (Number == 0)
   Число = 0;
  еще
   Число = (число * 10) + 0; // нажал дважды
 }

 if (key == ‘2’) // Кнопка 2 нажата
 {
  Serial.println («Кнопка 2»);
  if (Number == 0)
   Число = 2;
  еще
   Число = (число * 10) + 2; // нажал дважды
 }

 if (key == ‘5’) // Кнопка 5 нажата
 {
  Serial.println («Кнопка 5»);
  if (Number == 0)
   Число = 5;
  еще
   Число = (число * 10) + 5; // нажал дважды
 }

 if (key == ‘8’) // кнопка 8 нажата
 {
  Serial.println («Кнопка 8»);
  if (Number == 0)
   Число = 8;
  еще
   Число = (число * 10) + 8; // нажал дважды
 }

 if (key == “https://appuals.com/#”) // кнопка # нажата
 {
 Serial.println («Кнопка равно»);
 Num2 = число;
 результат = правда;
 }

 if (key == ‘3’) // Кнопка 3 нажата
 {
  Serial.println («Кнопка 3»);
  if (Number == 0)
   Число = 3;
  еще
   Число = (число * 10) + 3; // нажал дважды
 }

 if (key == ‘6’) // Кнопка 6 нажата
 {
  Serial.println («Кнопка 6»);
  if (Number == 0)
   Число = 6;
  еще
   Число = (число * 10) + 6; // нажал дважды
 }

 if (key == ‘9’) // Кнопка 09 нажата
 {
  Serial.println («Кнопка 9»);
  if (Number == 0)
   Число = 9;
  еще
   Число = (число * 10) + 9; // нажал дважды
 }

 if (key == ‘A’ || key == ‘B’ || key == ‘C’ || key == ‘D’) // Обнаружение кнопок в столбце 4
 {
  Num1 = число;
  Число = 0;
  если (ключ == ‘A’)
  {
   Serial.println («Дополнение»);
   действие = ‘+’;
  }
  если (ключ == ‘B’)
  {
   Serial.println («Вычитание»);
   действие = ‘-‘;
  }
  если (ключ == ‘C’)
  {
   Serial.println («Умножение»);
   action = ‘*’;
  }
  если (ключ == ‘D’)
  {
   Serial.println (“Devesion”);
   action = “https://appuals.com/”;
  }

  задержки (100);
 }
}

10. void loop () – это функция, которая будет запускаться снова и снова в цикле. Эта функция используется для вызова всех других функций, которые будут использоваться для выполнения всех операций. Эти функции описаны выше.

void loop () {

key = kpd.getKey (); // сохраняем значение нажатой клавиши в символе

если (ключ! = NO_KEY)
DetectButtons (); // вызов функции

если (результат == правда)
CalculateResult (); // вызов функции

DisplayResult (); // вызов функции
}

Шаг 7: Тестирование

Теперь, когда мы соединили все компоненты вместе и загрузили код в микроконтроллер, давайте проверим калькулятор, работает ли он нормально или нет. Чтобы проверить калькулятор, нажмите любую цифровую клавишу. После этого нажмите A, а затем снова нажмите любую цифровую клавишу. Когда вы это сделаете, на ЖК-дисплее отобразится добавление обоих чисел.

Это была целая процедура создания и тестирования калькулятора с использованием Arduino. Теперь вы можете сделать свой собственный калькулятор на базе Arduino дома.

Appuals.com является участником партнерской программы Amazon Services LLC, и мы получаем комиссию за покупки, сделанные по нашим ссылкам.